PCB廠常見的PCB表面處理工藝有噴錫，OSP，沉金，沉銀，沉錫，……這里的“表面”指的是PCB上為電子元器件或其他系統到PCB的電路之間提供電氣連接的連接點，如焊盤或接觸式連接的連接點。裸銅本身的可焊性很好，但是暴露在空氣中很容易氧化，而且容易受到污染。這也是PCB必須要進行表面處理的原因。

1、噴錫（HASL）

在穿孔器件占主導地位的場合，波峰焊是最好的焊接方法。采用熱風整平（HASL， Hot-air solder leveling）表面處理技術足以滿足波峰焊的工藝要求，當然對于結點強度（尤其是接觸式連接）要求較高的場合，多采用電鍍鎳/金的方法。HASL是在世界范圍內主要應用的表面處理技術，但是有三個主要動力推動著電子工業不得不考慮HASL的替代技術：成本、新的工藝需求和無鉛化需要。

從成本的觀點來看，許多電子元件諸如移動通信和個人計算機正變成平民化的消費品。以成本或更低的價格銷售，才能在激烈的競爭環境中立于不敗之地。組裝技術發展到SMT以后， PCB焊盤在組裝過程中要求采用絲網印刷和回流焊接工藝。在SMA場合，PCB表面處理工藝最初依然沿用了HASL技術，但是隨著SMT器件的不斷縮小，焊盤和網板開孔也在隨之變小，HASL技術的弊端逐漸暴露了出來。HASL技術處理過的焊盤不夠平整，共面性不能滿足細間距焊盤的工藝要求。環境的關注通常集中在潛在的鉛對環境的影響。

2、有機可焊性保護層（OSP）

OSP的保護機理

故名思意，有機可焊性保護層（OSP, Organic solderability preservative）是一種有機涂層，用來防止銅在焊接以前氧化，也就是保護PCB焊盤的可焊性不受破壞。目前廣泛使用的兩種OSP都屬于含氮有機化合物，即連三氮茚（Benzotriazoles）和咪唑有機結晶堿（Imidazoles）。它們都能夠很好的附著在裸銅表面，而且都很專一―――只情有獨鐘于銅，而不會吸附在絕緣涂層上，比如阻焊膜。 連三氮茚會在銅表面形成一層分子薄膜，在組裝過程中，當達到一定的溫度時，這層薄膜將被熔掉，尤其是在回流焊過程中，OSP比較容易揮發掉。咪唑有機結晶堿在銅表面形成的保護薄膜比連三氮茚更厚，在組裝過程中可以承受更多的熱量周期的沖擊。

OSP涂附工藝

OSP涂附過程

清洗: 在OSP之前，首先要做的準備工作就是把銅表面清洗干凈。其目的主要是去除銅表面的有機或無機殘留物，確保蝕刻均勻。

微蝕刻（Microetch）：通過腐蝕銅表面，新鮮明亮的銅便露出來了，這樣有助于與OSP的結合?？梢越柚m當的腐蝕劑進行蝕刻，如過硫化鈉（sodium persulphate），過氧化硫酸（peroxide/sulfuric acid）等。Conditioner：可選步驟，根據不同的情況或要求來決定要不要進行這些處理。

OSP：然后涂OSP溶液，具體溫度和時間根據具體的設備、溶液的特性和要求而定。

清洗殘留物：完成上面的每一步化學處理以后，都必須清洗掉多余的化學殘留物或其他無用成分。一般清洗一到兩次足夷。物極必反，過分的清洗反倒會引起產品氧化或失去光澤等，這是我們不希望看到的。整個處理過程必須嚴格按照工藝規定操作，比如嚴格控制時間、溫度和周轉過程等。

OSP的應用，

PCB 表面用OSP處理以后，在銅的表面形成一層薄薄的有機化合物，從而保護銅不會被氧化。Benzotriazoles型OSP的厚度一般為100A°，而 Imidazoles型OSP的厚度要厚一些，一般為400 A°。OSP薄膜是透明的，肉眼不容易辨別其存在性，檢測困難。在組裝過程中（回流焊），OSP很容易就熔進到了焊膏或者酸性的Flux里面，同時露出活性較強的銅表面，最終在元器件和焊盤之間形成Sn/Cu金屬間化合物，因此，OSP用來處理焊接表面具有非常優良的特性。OSP不存在鉛污染問題，所以環保。

OSP的局限性

1、由于OSP透明無色，所以檢查起來比較困難，很難辨別PCB是否涂過OSP。

2、OSP本身是絕緣的，它不導電。Benzotriazoles類的OSP比較薄，可能不會影響到電氣測試，但對于Imidazoles類OSP，形成的保護膜比較厚，會影響電氣測試。OSP更無法用來作為處理電氣接觸表面，比如按鍵的鍵盤表面。

3、OSP在焊接過程中，需要更加強勁的Flux，否則消除不了保護膜，從而導致焊接缺陷。

4、在存儲過程中，OSP表面不能接觸到酸性物質，溫度不能太高，否則OSP會揮發掉。

隨著技術的不斷創新，OSP已經歷經了幾代改良，其耐熱性和存儲壽命、與Flux的兼容性已經大大提高了。

3、化鎳浸金(ENIG)

ENIG的保護機理

通過化學方法在銅表面鍍上Ni/Au。內層Ni的沉積厚度一般為120～240μin（約3～6μm），外層Au的沉積厚度比較薄，一般為2～4μinch （0.05～0.1μm）。Ni在焊錫和銅之間形成阻隔層。焊接時，外面的Au會迅速融解在焊錫里面，焊錫與Ni形成Ni/Sn金屬間化合物。外面鍍金是為了防止在存儲期間Ni氧化或者鈍化，所以金鍍層要足夠密，厚度不能太薄。

ENIG處理工藝

ENIG(Electroless nickel/immersion gold)工藝過程

清洗:清洗的目的與OSP工藝一樣，清楚銅表面的有機或無機殘留物，為蝕刻和催化做好準備。

蝕刻（Microetch）：同OSP工藝……

催化劑：這一步的作用是在銅表面沉積一層催化劑薄膜，從而降低銅的活性能量，這樣Ni就比較容易沉積在銅表面。鈀、釕都是可以使用的催化劑。

化學鍍鎳：這里就不詳細介紹其具體過程了。鎳沉積含有6～11％的磷，根據實際的具體用途，鎳可能用作焊接表面，也可能作為接觸表面，但不論怎樣，必須確保鎳有足夠的厚度，以達到保護銅的作用。

浸金：在這個過程中，目的是沉積一層薄薄的且連續的金保護層，主要金的厚度不能太厚，否則焊點將變得很脆，嚴重影響焊電可靠性。與鍍鎳一樣，浸金的工作溫度很高，時間也很長。在浸洗過程中，將發生置換反應―――在鎳的表面，金置換鎳，不過當置換到一定程度時，置換反應會自動停止。金強度很高，耐磨擦，耐高溫，不易氧化，所以可以防止鎳氧化或鈍化，并適合工作在強度要求高的場合。

清洗殘留物：完成上面的每一步化學處理以后，都必須清洗掉多余的化學殘留物或其他無用成分。一般清洗一到兩次足夷。物極必反，過分的清洗反倒會引起產品氧化或失去光澤等，這是我們不希望看到的。

ENIG的應用

ENIG處理過的PCB表面非常平整，共面性很好， 用于按鍵接觸面非他莫屬。其次，ENIG可焊性極佳，金會迅速融入熔化的焊錫里面，從而露出新鮮的Ni。

ENIG的局限性

ENIG 的工藝過程比較復雜，而且如果要達到很好的效果，必須嚴格控制工藝參數。最為麻煩的是，ENIG處理過的PCB表面在ENIG或焊接過程中很容易產生黑盤效應（Black pad），從而給焊點的可靠性帶來災難性的影響。黑盤的產生機理非常復雜，它發生在Ni與金的交接面，直接表現為Ni過度氧化。金過多，會使焊點脆化，影響可靠性。

4、沉銀(Immersion silver)

浸銀的工作原理

通過浸銀工藝處理，薄（5～15μin，約0.1～0.4μm）而密的銀沉積提供一層有機保護膜，銅表面在銀的密封下，大大延長了壽命。浸銀的表面很平，而且可焊性很好。

浸銀的工作步驟

其他步驟這里不再贅述，預浸的目的主要是防止污染物的引入。浸銀過程也是一個在銅表面銀替換銅的置換反映過程。銀沉積層同時含有有機添加劑和有機表面活性劑，有機添加劑用來確保浸銀平整，而有機表面活性劑則可以保護PCB在儲藏過程中銀吸收潮氣。

浸銀的應用

浸銀焊接面可焊性很好，在焊接過程中銀會融解到熔化的錫膏里，和HASL和OSP一樣在焊接表面形成Cu/Sn金屬間化合物。浸銀表面共面性很好，同時不像OSP那樣存在導電方面的障礙，但是在作為接觸表面（如按鍵面）時，其強度沒有金好。

浸銀的局限性

浸銀的一個讓人無法忽略的問題是銀的電子遷移問題。當暴露在潮濕的環境下時，銀會在電壓的作用下產生電子遷移。通過向銀內添加有機成分可以降低電子遷移的發生。

5、沉錫(Immersion Tin)

浸錫原理

由于兩個原因才采用了浸錫工藝：其一是浸錫表面很平，共面性很好；其二是浸錫無鉛。但是在浸錫過程中容易產生Cu/Sn金屬間化合物，Cu/Sn金屬間化合物可焊性很差。如果采用浸錫工藝，必須克服兩障礙：顆粒大小和Cu/Sn金屬間化合物的產生。浸錫顆粒必須足夠小，而且要無孔。錫的沉積厚度不低于40μin（1.0μm）是比較合理的，這樣才能提供一個純錫表面，以滿足可焊性要求。

浸錫的工藝步驟預浸銀基本相似，這里不再贅述。

浸錫的應用和局限性

浸錫的最大弱點是壽命短，尤其是存放于高溫高濕的環境下時，Cu/Sn金屬間化合物會不斷增長，直到失去可焊性。

結論，每種表面處理工藝各有起獨到之處，應用范圍也不大相同?？蛻魰鶕煌遄拥膽眠M行不同的表面處理要求，在制作工藝的限制下， 我們有時會根據板子的特性也會對客戶進行建議，主要是根據客戶產品應用和公司的制程能力對表面處理有一個合理的選擇。